ÁGUA DETECTADA PELA PRIMEIRA VEZ NA ATMOSFERA DE UM EXOPLANETA ROCHOSO EM ZONA HABITÁVEL.

Na atmosfera de um exoplaneta a apenas 111 anos-luz de distância, os astrônomos acabaram de fazer uma descoberta muito emocionante: eles detectaram água.

(ESA/Hubble, M. Kornmesser)

Até 50% da atmosfera do K2-18b pode ser vapor de água. Mas, ao contrário de outros exoplanetas gigantes nos quais a água atmosférica foi detectada, o K2-18b é uma super-Terra. Pode ser rochosa, como a Terra, Marte e Vênus.

Essa descoberta não apenas poderia nos ajudar a entender as atmosferas de exoplanetas de zona habitável em geral, mas também as de exoplanetas rochosos da zona habitável em órbita próxima em torno de estrelas anãs vermelhas.

“Encontrar água em um mundo potencialmente habitável que não seja a Terra é incrivelmente emocionante”, disse o astrônomo Angelos Tsiaras, da University College London.

“O K2-18b não é ‘Terra 2.0’, pois é significativamente mais pesado e tem uma composição atmosférica diferente. No entanto, nos aproxima mais da resposta à pergunta fundamental: a Terra é única?”

O K2-18b foi descoberto em 2015 e tem sido um exoplaneta complicado de definir. Sabemos que ela orbita uma estrela anã vermelha chamada K2-18, bem de perto, completando o círculo uma vez a cada 33 dias. Além disso, os níveis de irradiação estelar do planeta são semelhantes aos da Terra (exceto pela alta atividade de dilatação típica das anãs vermelhas).

Isso ocorre porque essa órbita de 33 dias está bem no meio da zona habitável da estrela – não muito quente que a água líquida evapore da superfície e nem tão frio que congele totalmente.

Também sabemos que o planeta tem cerca do dobro do tamanho da Terra e cerca de oito vezes a massa. Os astrônomos até limitaram o planeta para dois tipos possíveis. Em 2017, uma equipe determinou que poderia ser um planeta rochoso com uma atmosfera – como a Terra, porém maior – ou um planeta com um interior predominantemente aquático, coberto por uma espessa camada de gelo, como Encélado ou Europa.

A nova pesquisa sugere que o K2-18b tem uma atmosfera, afinal.

O planeta foi detectado pelo Kepler (RIP), que detectou planetas pelo método de trânsito. É quando o sistema estelar está alinhado exatamente para o planeta passar entre nós e sua estrela – chamada trânsito – causando um escurecimento detectável da luz da estrela.

Esse trânsito também pode nos ajudar a estudar a atmosfera de um planeta. Quando a luz da estrela passa, alguns comprimentos de onda podem ser absorvidos por gases específicos, produzindo linhas em um espectro. Eles podem ser selecionados quando você compara um perfil espectral da estrela com um perfil espectral do trânsito.

Mas não é fácil. Mesmo detectar o planeta em primeiro lugar requer instrumentos altamente sensíveis capazes de detectar os fracos mergulhos na luz das estrelas; as linhas de absorção espectral também são incrivelmente fracas.

Tsiaras e sua equipe fizeram isso usando o instrumento WFC3 no Telescópio Espacial Hubble. Eles fotografaram oito trânsitos do planeta em frente à estrela e os combinaram para produzir uma média ponderada, criando um perfil espectral para o planeta.

Em seguida, chegou a hora de descobrir o que aquele perfil espectral estava dizendo a eles, usando modelagem. Inicialmente, eles executaram modelos de atmosfera K2-18b com uma variedade de moléculas atmosféricas que poderiam produzir linhas de absorção, incluindo água (H2O), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e amônia (NH3).

No espectro do planeta, apenas a água podia ser detectada com alguma confiança; portanto, a equipe revisou sua análise, usando apenas a água como um gás traço.

Eles então modelaram a atmosfera usando três abordagens diferentes: sem nuvens, com vapor de água em uma atmosfera de hidrogênio e hélio; sem nuvens, com vapor de água, hidrogênio-hélio e nitrogênio molecular; e nublado, com vapor de água e hidrogênio-hélio.

Todas as três simulações produziram uma atmosfera estatisticamente significativa com altos níveis de confiança, com valores tão semelhantes que não conseguiram distinguir os três tipos possíveis.

Não foi possível, com base nas informações atuais, restringir a abundância de água; mas os modelos sugeriram que entre 20 e 50% da atmosfera do planeta poderia ser vapor de água. Para referência, a atmosfera da Terra varia entre 0 e 5% do vapor de água (ou 0,25% na média geral em massa). Então K2-18b seria um lugar bem úmido.

A presença de metano e amônia também não pode ser descartada, uma vez que seus comprimentos de onda não são cobertos pelo WFC3.

Tudo isso é um argumento bastante convincente para apontar a próxima geração de instrumentos de comprimento de onda mais amplos – como o Telescópio Espacial James Webb e o Exoplaneta Infravermelho Grande com Sensoriamento Remoto Atmosférico – na direção do planeta.

“Embora o assunto da habitabilidade para planetas temperados em torno de estrelas do tipo tardio seja objeto de discussão ativa, e o progresso real exija restrições observacionais substancialmente melhoradas”. escrevem os pesquisadores em seu artigo, “a análise apresentada aqui fornece a primeira observação direta de um assinatura molecular de um exoplaneta de zona habitável, conectando esses estudos teóricos a observações “.

A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.

Fonte: Science Alert

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